Jak vznikají a jak působí aroma v sýrech?

Sýry jsou po celém světě milovány pro svou jedinečnou chuť a vůni. Harold McGee označil sýr za jedno z velkých lidských vynálezů. Každý má svůj oblíbený druh – ať už je to slaný Roquefort, anglický Stilton nebo jemný Camembert. Sýry byly součástí lidské stravy již od dob starověkých Římanů, přičemž v 8. století měl císař Karel Veliký údajně oblíbený modrý sýr, který připomínal Roquefort.

Výroba sýra začíná mlékem, které obvykle pochází od krav. Mléko se nejprve pasterizuje, což znamená, že se zahřeje na teplotu kolem 70 °C po dobu půl hodiny, aby se zničily nebezpečné patogenní bakterie. Poté se mléko ochladí a přidají se takzvané „startovací“ bakterie (nejčastěji rody Lactococcus, Streptococcus a Lactobacillus) a syřidlo. Tyto bakterie fermentují laktózu, což vede k tvorbě kyseliny mléčné a poklesu pH na úroveň kolem 4,6. Tento pokles pH způsobí, že proteázový enzym chymosin (také známý jako rennin) srazí kasein, hlavní bílkovinu v mléce, a vytvoří tvaroh.

Po oddělení tvarohu od syrovátky (kapalná část mléka) vzniká čerstvý tvaroh, který nemá výraznou vůni, protože molekuly, které jsou odpovědné za charakteristické aroma sýra, jsou stále příliš velké. Jak sýr zraje, mikroorganismy a enzymy štěpí tyto větší molekuly na menší, které jsou schopné uvolňovat zápachy, jakými se vyznačuje zralý sýr.

Chemie a biochemie, která probíhá při zrání sýra, je složitý proces. V mléce jsou tři hlavní složky: bílkovina kasein, tuky (lipidy) a laktóza. Během zrání sýra dochází k rozkladu těchto složek na menší molekuly, které jsou zodpovědné za jeho aroma. Lipidy v mléce, například triglyceridy, se během lipolýzy (rozkladu tuků) štěpí na volné mastné kyseliny a glykero-esterifikované alkoholy. Tento proces je katalyzován lipázami.

Ve výsledku se vznikají různé molekuly, které ovlivňují vůni sýra. V modrých sýrech, jako je Gorgonzola nebo Stilton, hrají klíčovou roli methylketony, konkrétně heptan‑2‑on a nonan‑2‑on. Tyto sloučeniny vznikají z oxidačních reakcí mastných kyselin a mají charakteristický zápach, který je přítomný v modrých sýrech. Tato vlastnost je specifická pro některé druhy modrých sýrů a je způsobena oxidací a dekarboxylací mastných kyselin, které se nacházejí v mléce.

Další důležitou složkou, která přispívá k rozvoji vůně v sýrech, je laktóza. Při výrobě sýrů, jako je Camembert nebo Brie, se laktóza rozkládá na glukózu a galaktózu, které následně fermentují na kyselinu mléčnou. Tento proces je podporován plísní Penicillium camemberti, která se nachází na povrchu sýra. Jak kyselina mléčná z povrchu sýra mizí, pH na povrchu se zvyšuje, což způsobí, že se minerály jako vápník migrace do povrchových vrstev a mění strukturu sýra.

Každý typ sýra má své vlastní charakteristické aroma, které je dáno specifickými bakteriemi a plísněmi použitými při jeho výrobě. Modré sýry, jako Roquefort, Gorgonzola a Stilton, mají specifické bakterie a plísně, které jsou přidávány během procesu zránií. Například Roquefort je známý svým vysokým obsahem heptan‑2‑onu a nonan‑2‑onu, zatímco v Bleu des Causses je dominantní 2‑pentanon. Tyto rozdíly v aroma jsou důsledkem různých druhů bakterií a plísní, které rozkládají různé složky mléka na odlišné molekuly.

Vhodné je si také uvědomit, že chemické procesy ve sýrech neprobíhají pouze na mikrobiální úrovni. Vliv na konečný výsledek mají také faktory jako vlhkost, teplota a délka zrání, které mohou výrazně ovlivnit výslednou chuť a vůni. Tvorba „dělících“ plynů, jako je oxid uhličitý, například způsobuje vznik děr v sýrech jako je Gruyère nebo Emmental, což je známé jako tvorba „očí“ v sýru. Tento proces je způsoben fermentací laktátu na kyselinu octovou, propionovou a oxid uhličitý, který se shromažďuje uvnitř sýra.

Jaké jsou důsledky užívání antibiotik a vývoje nových farmaceutických látek?

Ciprofloxacin (Cipro) je antibiotikum patřící do skupiny fluorochinolonů, které bylo vyvinuto v 70. letech 20. století a na trh uvedeno v roce 1987. Tento širokospektrý lék účinkuje proti širokému spektru gram-pozitivních i gram-negativních bakterií, což ho činí účinným v léčbě řady infekcí, včetně močových cest. Ciprofloxacin se stal známým zejména v souvislosti s léčením antraxu po útocích 11. září 2001, kdy americká vláda nakoupila 100 milionů tablet Cipro.

Farmakologický mechanismus ciprofloxacinu spočívá v inhibici aktivity DNA gyrázy a topoisomerázy, což se liší od mechanismu beta-laktamových antibiotik, jako je penicilin, které zabraňují syntéze buněčné stěny bakterií. Kromě své účinnosti je Cipro ceněn také pro své nízké náklady a minimální vedlejší účinky. Nicméně od začátku 90. let se objevily zprávy o bakteriální rezistenci vůči tomuto antibiotiku, což je výsledkem několika faktorů, včetně jeho masového používání ve veterinární medicíně, kde se používá k zlepšení výnosů u zvířat, a v některých případech i kvůli špatné kvalitě formulací ciprofloxacinu v rozvojových zemích.

Je důležité si uvědomit, že při výběru antibiotik pro konkrétní situaci je zásadní správně zvolit vhodný lék a dodržovat doporučené dávkování, aby se zajistilo účinné vyhubení bakterií a snížil se riziko vzniku rezistence.

Podobný vývoj lze pozorovat i u jiných farmaceutických látek, jako je celekoxib (Celebrex), který byl vyvinut na základě objevu v roce 1971, kdy bylo zjištěno, že aspirin působí inhibicí cyklooxygenázových enzymů (COX). Tyto enzymy jsou zodpovědné za syntézu prostaglandinů, které se podílejí na vzniku bolesti. Celekoxib je selektivní inhibitor COX-2, který byl uveden na trh koncem 90. let. Tento lék, určený k léčbě bolesti při osteoartróze, revmatoidní artritidě a menstruačních bolestech, si získal popularitu pro nižší riziko vzniku žaludečních vředů ve srovnání s tradičními nesteroidními protizánětlivými léky. Nicméně, v období mezi lety 2001 a 2004 se ukázalo, že Vioxx, podobný lék vyvinutý firmou Merck, zvyšuje riziko infarktů a mrtvic, což vedlo k jeho stažení z trhu v roce 2004. Celekoxib však zůstal na trhu a je stále populární pro svou efektivitu a relativní bezpečnost při dlouhodobém užívání.

Další významnou skupinou farmaceutických látek jsou statiny, mezi něž patří například atorvastatin (Lipitor). Statiny se užívají k prevenci kardiovaskulárních onemocnění tím, že inhibují enzym HMG-CoA reduktázu, která je klíčová pro syntézu cholesterolu v játrech. Vysoké hladiny cholesterolu jsou spojovány s rizikem srdečních onemocnění, přičemž většina cholesterolu pochází z těla, nikoliv z potravy. Atorvastatin je jedním z nejběžněji předepisovaných léků, který pomáhá snížit riziko infarktů a cévních mozkových příhod. Jeho široké používání se ukazuje jako klíčové pro prevenci těchto závažných onemocnění.

Pokrok v oblasti farmaceutických látek nezůstává pozadu, a novinky, jako je octafluorocubane (perfluorocubane), ukazují na neustálý vývoj nových molekul s neuvěřitelnými vlastnostmi. Tento organofluorid má pravidelnou kubickou strukturu a je schopen akumulovat elektron, čímž vzniká ion [C8F8]−. Jeho objev byl oceněn titulem „Látka roku“ v roce 2022 a ukazuje na stále rostoucí možnosti v oblasti organických fluorovaných sloučenin, které mohou mít využití v různých vědeckých a technologických oblastech.

Pokud se podíváme na oblast lékařských substitučních látek, fluorokarbonové sloučeniny, jako je perfluorodekalin a perfluorooktylbrómid, se ukázaly jako vhodné pro použití v náhradách krve. Tyto sloučeniny jsou schopny rozpouštět velké množství kyslíku a jejich použití bylo motivováno různými historickými událostmi, jako byla potřeba krevních transfuzí během druhé světové války nebo později během krize spojené s nemocí šílených krav a vznikem HIV.

Není pochyb, že vývoj nových farmaceutických látek má zásadní vliv na zlepšení léčby a prevenci mnoha onemocnění. Nicméně, je třeba také nezapomínat na výzvy spojené s jejich nadměrným používáním, které může vést k rezistenci bakterií nebo k nežádoucím vedlejším účinkům. Také je třeba pečlivě zvážit přínosy a rizika u nově vyvinutých látek a zajistit jejich kontrolu a regulaci, aby byly skutečně prospěšné pro veřejné zdraví.

Jak chemické sloučeniny ovlivňují náš každodenní život?

Chemie se skrývá za mnoha aspekty našeho každodenního života. Když mluvíme o chemických sloučeninách, mnoho lidí si představí pouze nebezpečné, toxické látky nebo látky, které mohou způsobit škody. Pravda je však taková, že chemie je mnohem širší a složitější než to, co je běžně považováno za "nebezpečné". Některé chemické sloučeniny, ať už jsou přírodní nebo syntetické, mohou mít zásadní vliv na náš život, a to nejen z hlediska toxicity, ale také užitečnosti a bezpečnosti. Molekuly jsou "morálně neutrální" – neukazují své dobré nebo špatné vlastnosti, dokud se nesetkají s konkrétními podmínkami a lidmi.

Historie chemických látek, jako je DDT, je příkladem toho, jak rychlý vzestup a následný pád jednoho chemického prostředku může ovlivnit svět. DDT bylo zpočátku považováno za zázrak v boji proti malárii, ale postupně se ukázalo, že má vážné vedlejší účinky na životní prostředí a lidské zdraví. Tento příběh "vzestupu a pádu" DDT ukazuje, jak důležité je porozumět nejen samotným chemickým látkám, ale také tomu, jak mohou ovlivnit ekosystémy a lidskou společnost.

Fluorové a chlórové sloučeniny představují další oblast, která se od sebe liší nejen chemickými vlastnostmi, ale i svou schopností ovlivnit naše zdraví. Přestože fluor a chlór patří do stejné skupiny Periodické tabulky, jejich chování v sloučeninách je výrazně odlišné. Zatímco některé sloučeniny jako chlorofluoruhlovodíky (CFC) jsou známé svou negativní rolí v ničení ozónové vrstvy, jiné fluorované látky, jako jsou farmaceutika nebo anestetika, jsou naprosto bezpečné a nezbytné v moderní medicíně.

Stejně tak je zajímavý příběh o kouření a vapingu. Tabákové výrobky, včetně cigaret, se staly součástí našeho života díky technologickým inovacím, jako byl vynález strojů na výrobu cigaret v 19. století. Vaping, který je relativně novým fenoménem, přinesl nové otázky ohledně bezpečnosti a účinků na zdraví. Za vznikem elektronických cigaret stojí příběh čínského farmaceuta Hon Lika, který v roce 2003 vyvinul první prototyp s cílem pomoci lidem přestat kouřit. I když vaping byl považován za bezpečnější alternativu, stále existuje mnoho nejasností a potenciálních zdravotních rizik, o kterých se stále diskutuje.

Izotopy, další chemické prvky, jsou také důležité nejen v oblasti vědy, ale i v každodenním životě. V oblasti potravinářství například umělé vanilkové výtažky mohou být rozpoznány na základě chemických izotopů, jako je poměr izotopů uhlíku 13C a 12C. Tento malý detail, který by mohl být neviditelný pro laika, má zásadní význam pro identifikaci přírodních versus syntetických produktů.

Je však důležité si uvědomit, že chemie není jen o těchto složitých reakcích nebo látkách. Chemické sloučeniny ovlivňují naši každodenní zkušenost s jídlem, nápoji, léky a produkty, které používáme. Chápání toho, jak a proč určité chemikálie působí na naše tělo nebo na prostředí, je klíčové pro pochopení našeho světa a pro zajištění bezpečného používání chemických látek v každodenním životě. Kromě toho, jak nás tyto látky ovlivňují, je důležité si uvědomit, že nejen "nebezpečné" sloučeniny mají zásadní vliv na náš život, ale i ty, které jsou nezbytné pro naše zdraví nebo pro naše komfortní a efektivní fungování ve světě.